Circuits cérébraux pour la perception des couleurs identifiés | Dmshaulers

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Résumé: Les scientifiques ont identifié les circuits cérébraux spécifiques des mouches des fruits responsables de la perception des couleurs. Ces neurones du lobe optique réagissent sélectivement à différentes teintes, y compris celles perçues comme violettes et ultraviolettes par les humains.

Cette découverte révolutionnaire donne un aperçu de la manière dont le cerveau transforme les signaux sensoriels bruts en perceptions significatives et pourrait nous aider à mieux comprendre les mécanismes neuronaux qui sous-tendent la vision des couleurs chez d’autres animaux, y compris les humains.

Faits marquants:

  • Des neurones spécifiques du lobe optique de la mouche des fruits réagissent sélectivement à différentes couleurs.
  • La découverte de ces circuits a été rendue possible grâce à la disponibilité d’un connecteur détaillé du cerveau d’une mouche des fruits.
  • Cette recherche met en lumière la manière dont le cerveau transforme les signaux sensoriels en perceptions du monde.

Source: Université de Colombie

Percevoir quelque chose – n’importe quoi – dans votre environnement, c’est prendre conscience de ce que vos sens enregistrent. Aujourd’hui, les neuroscientifiques de l’Université de Columbia identifient, pour la première fois, des circuits de cellules cérébrales chez les mouches des fruits qui convertissent les signaux sensoriels bruts en perceptions de couleurs pouvant guider le comportement.

Leurs conclusions ont été publiées dans la revue Les neurosciences de la nature.

Les scientifiques avaient déjà signalé avoir découvert des neurones dans le cerveau des animaux qui réagissent sélectivement à différentes couleurs ou teintes, par ex. rouge ou vert. Crédit : Actualités des neurosciences

« Beaucoup d’entre nous tiennent pour acquis les riches couleurs que nous voyons chaque jour – le rouge d’une fraise mûre ou le brun foncé des yeux d’un enfant. Mais ces couleurs n’existent pas en dehors de notre cerveau », a déclaré Rudy Behnia, PhD, chercheur principal à l’Institut Zuckerman de Columbia et auteur correspondant de l’article.

Au contraire, a-t-elle expliqué, les couleurs sont des perceptions que le cerveau construit lorsqu’il donne un sens aux longueurs d’onde de lumière plus longues et plus courtes détectées par les yeux.

“Transformer les signaux sensoriels en perceptions du monde est la manière dont le cerveau aide les organismes à survivre et à prospérer”, a déclaré le Dr. Behnia.

“Se demander comment nous percevons le monde semble être une question simple, mais y répondre est un défi”, a ajouté le Dr. Behnia

“J’espère que nos efforts pour découvrir les principes neuronaux qui sous-tendent la perception des couleurs nous aideront à mieux comprendre comment le cerveau extrait les caractéristiques de l’environnement auxquelles il est important de faire face au quotidien.”

Dans leur nouvel article, l’équipe de recherche rapporte avoir découvert des réseaux spécifiques de neurones, un type de cellule cérébrale, chez les mouches des fruits qui répondent sélectivement à différentes teintes. La teinte indique les couleurs perçues associées à des longueurs d’onde spécifiques ou à des combinaisons de longueurs d’onde de lumière qui ne sont pas intrinsèquement colorées. Ces neurones sélectifs de teinte se trouvent dans le lobe optique, la zone du cerveau responsable de la vision.

Parmi les teintes auxquelles répondent ces neurones figurent celles que les gens percevraient comme violettes et d’autres qui correspondent aux longueurs d’onde ultraviolettes (non détectables par les humains). La détection des nuances UV est importante pour la survie de certaines créatures, comme les abeilles et peut-être les mouches des fruits ; par exemple, de nombreuses plantes ont des rayons ultraviolets qui peuvent aider à guider les insectes vers le pollen.

Les scientifiques avaient déjà signalé avoir découvert des neurones dans le cerveau des animaux qui réagissent sélectivement à différentes couleurs ou teintes, par ex. rouge ou vert. Mais personne n’avait pu retracer les mécanismes neuronaux qui rendaient cette sélectivité des couleurs possible.

C’est là que la récente disponibilité d’un connecteur fly-cerveau s’est avérée utile. Cette carte complexe décrit comment les quelque 130 000 neurones et 50 millions de synapses du cerveau d’une mouche des fruits, de la taille d’une graine de pavot, sont connectés, a déclaré le Dr. Behnia, qui est également professeur adjoint de neurosciences au Vagelos College of Physicians and Surgeons de Columbia.

En utilisant le connectome comme référence, semblable à une image sur une boîte de puzzle qui sert de guide pour comprendre comment mille pièces s’emboîtent, les chercheurs ont utilisé leurs observations de cellules cérébrales pour développer un diagramme qui, selon eux, représente le circuit neuronal derrière la sélectivité des nuances. .

Les chercheurs ont ensuite produit ces circuits sous forme de modèles mathématiques pour simuler et étudier les activités et les capacités du circuit.

“Les modèles mathématiques servent d’outils qui nous permettent de mieux comprendre quelque chose d’aussi compliqué et complexe que toutes ces cellules cérébrales et leurs interconnexions”, a déclaré Matthias Christenson, PhD, co-premier auteur de l’article et ancien membre du Dr. Le laboratoire de Behnia.

“Grâce aux modèles, nous pouvons travailler à donner un sens à toute cette complexité.” Dr. Larry Abbott, professeur William Bloor de neurosciences théoriques, professeur de physiologie et de biophysique cellulaire et chercheur principal à l’Institut Zuckerman, a également contribué de manière cruciale au travail de modélisation.

“Non seulement la modélisation a révélé que ces circuits peuvent héberger l’activité requise pour la sélectivité des teintes de couleur, mais elle a également mis en évidence un type d’interconnexion de cellule à cellule, connu sous le nom de répétition, sans lequel la sélectivité des teintes de couleur ne peut pas se produire.

« Dans un circuit neuronal à répétition, les sorties du circuit retournent pour devenir des entrées. Et cela a suggéré une autre expérience », a déclaré Álvaro Sanz-Diez, PhD, chercheur postdoctoral au Dr. Le laboratoire de Behnia et l’autre co-premier auteur de Les neurosciences de la nature papier.

“Lorsque nous avons utilisé une technique génétique pour perturber une partie de cette connexion récurrente dans le cerveau des mouches des fruits, les neurones qui présentaient auparavant une activité sélective de teinte ont perdu cette propriété”, a déclaré le Dr. Sanz-Diez. “Cela a renforcé notre confiance dans le fait que nous avions effectivement découvert des circuits cérébraux impliqués dans la perception des couleurs.”

“Maintenant, nous en savons un peu plus sur la façon dont le câblage du cerveau nous permet de construire une représentation perceptuelle de la couleur”, a déclaré le Dr. Behnia. “J’espère que nos nouvelles découvertes pourront aider à expliquer comment le cerveau produit toutes sortes de perceptions, parmi lesquelles la couleur, le son et le goût.”

À propos de cette actualité de la recherche sur la perception des couleurs et les neurosciences visuelles

Auteur: Ivan Amato
Source: Université de Colombie
Contact: Ivan Amato – Université de Columbia
Image: Image créditée à Neuroscience News

Recherche originale : Accès libre.
Sélectivité des couleurs à partir de circuits récurrents chez la drosophile» de Rudy Behnia et al. Les neurosciences de la nature


Abstrait

Sélectivité des couleurs à partir de circuits récurrents chez la drosophile

Dans la perception des couleurs, les longueurs d’onde de la lumière réfléchie par les objets sont converties en quantités dérivées de luminosité, de saturation et de teinte.

Des neurones qui répondent sélectivement à la teinte ont été signalés dans le cortex des primates, mais on ignore comment leur réglage étroit dans l’espace colorimétrique est produit par des mécanismes de circuit en amont.

Nous rapportons la découverte de neurones dans Drosophile lobe optique avec des propriétés de sélection de teinte qui permettent une analyse au niveau du circuit du traitement des couleurs.

A partir de notre analyse d’un volume en microscopie électronique d’un ensemble Drosophile cerveau, nous construisons un modèle de circuit contraint par la connectomique qui prend en compte cette sélectivité des nuances.

Notre modèle prédit que les connexions récurrentes dans le circuit sont essentielles pour générer une sélectivité de teinte de couleur.

Des expériences utilisant des manipulations génétiques pour perturber la réplication chez les mouches adultes confirment cette prédiction.

Nos résultats révèlent une base de circuit pour la sélectivité des teintes de couleur dans la vision des couleurs.

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